部分预应力混凝土受弯构件

第十二章预应力混凝土受弯构件的应力损失第一节预应力混凝土梁各工作阶段的受力分析一、 施工阶段 二、 使用阶段预应力混凝土结构 (prestressed concrete structure 从张拉预应力筋 (prestressed reinforcement 开始, 到承受外荷载，直至最后破坏，大致可分为四个受力阶段，即预加应力阶段、使用荷载作用阶段、 裂缝出现阶段和破坏阶段。

以后张法(post-tensioning method)预应力混凝土梁，如图为例，说明各个阶段所承受的荷载、预加 力大小和跨中截面的受力情况。

一、施工阶段(一) 预加应力阶段1、 时间：从预应力筋的张拉开始，至预应力筋的锚固和预应力传递。

2、 荷载：主要是偏心预压力(即预加应力的合力)N 及梁的自重P3、 工作状态：弹性阶段，可按材力公式计算。

4、受力特点：预应力损失最小，预加力大，荷载小5、本阶段的设计计算要求是:7 rtf■ V二、钢筋预应力损失值的估算《公桥规》规定，在计算构件截面应力和确定钢筋的控制应力时，应考虑由下列因素引起的六种预应力损失:a、预应力钢筋与管壁之间的摩擦损失cm ；b、锚具变形、钢筋回缩、分块拼装构件的接缝压缩损失C2 ；c、混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座之间的温度损失d、混凝土的弹性压缩损失C 14 ；e、预应力钢筋的应力松弛损失c 15 ；f、混凝土的收缩和徐变损失（T 16 o（一）钢筋与管道壁之间的摩擦引起的应力损失1、原因：这种预应力损失出现在后张法构件中。

引起预应力损失的摩擦阻力由两部分组成：一是曲线布置的预应力钢筋，张拉时钢筋对管道内壁的垂直挤压力，导致产生摩阻力，其值随钢筋弯曲角度的总和而增加，这部分阻力较大；二是由于管道位置的偏差和不光滑所造成的，这部分阻力相对小些，取决于钢筋的长度、钢筋与孔道之间的摩擦系数、以及孔道成型的施工质量等。

如图。

2、计算:3、为了减小摩擦阻力损失，一般可采用如下措施:a、采用两端同时张拉;b、进行超张拉。

1．预应力混凝土结构：由配置预应力钢筋再通过张拉或其他办法建立预应力的结构。

2．混凝土的徐变：在荷载长期作用下，混凝土的应变随时间而增加的现象。

3．消压弯矩：由外荷载产生，使构件下边缘混凝土的预压应力恰好被抵消为零时的弯矩。

4．双筋截面：在拉压区都配置受力钢筋的截面。

5．短暂状况：指桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。

6．部分预应力混凝土结构：在作用短期效应组合控制的正截面的受拉边缘可出现拉应力的预应力混凝土结构，即1＞λ＞0。

7．混凝土立方体抗压强度：按照规定的标准试件和标准试验方式得到的混凝土强度基本代表值。

（或用试验方法标准描述）8．可变作用：在结构使用期间，其量值随时间变化，或其变化值与平均值相比较不可忽略的作用9．配箍率：衡量钢筋混凝土受弯构件箍筋数量的一种指标，v sv sv bS A =ρ10．张拉控制应力：锚下控制应力，张拉结束锚固时张拉力除以力筋的面积。

有锚圈损失的要扣除。

11．换算截面：将钢筋和受压区混凝土两种材料组成的实际截面换算成一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面。

12．剪跨比：0Vh M m =，实质是反映了梁内正应力与剪应力的相对比值。

13．承载力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适合于继续承载的变形或变位的状态。

14．预应力混凝土：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。

15．条件屈服强度：对没有明显流幅的钢筋定义的名义屈服强度，取残余应变为0.2%时的应力作为屈服点。

16．T 梁翼缘的有效宽度：为便于计算，根据等效受力原则，把与梁肋共同工作的翼缘宽度限制在一定范围内，称为翼缘的有效宽度。

17．钢筋混凝土梁的界限破坏：指受拉钢筋屈服的同时受压混凝土压碎的状态。

18．预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M 0与外荷载产生的弯矩M s 的比值，0s M M λ=19．混凝土的收缩：混凝土凝结和硬化过程中体积随时间推移而减小的现象。

1.混凝土是由哪几种材料组成的，为什么在混凝土内要配置钢筋？2.钢筋和混凝土结合在一起共同工作的基础有哪些？3.按照施工建造方式的不同，混凝土结构可分为哪些类？4.混凝土结构有哪些优点和缺点，它的缺点可以用什么办法加以克服？5.混凝土结构在土木工程方面的应用，试举例说明。

6.什么叫做约束混凝土？7.试述混凝土棱柱体试件在单向受压短期加载时应力应变曲线的特点。

混凝土试件的峰值应变和极限压缩应各指什么？一般取值为多少？变8.混凝土的徐变和收缩有什么不同？是由什么原因而引起的的？各自的变形牲是什么？9.检验钢筋的机械性能，主要有哪些指标？10.选用钢筋时要注意些什么要求？为什么冷弯性能是衡量钢材力学性能的一项综合指标？11.钢筋进行冷加工的目的是什么？冷加工的方法有哪几种？各种方法对强度有何影响？12．试绘出明显流幅的钢筋的拉伸曲线图，说明各阶段的特点，指出比例极限、屈服强度、破坏强度的含义。

13.钢筋拉伸图中，为什么拉断前会出现应变不断增长而应力不断下降的现象？实际上钢筋的应力会不会不断降低？14.软钢和硬钢的拉伸图有什么不同，其抗拉强度设计值各取图中何处的应力值作为依据？15.何谓伸长率？何谓屈强比？16.选用钢筋时要注意些什么要求？为什么冷弯性能是衡量钢材力学性能的一项综合指标？17.检验钢筋的机械性能，主要有哪些指标？18.在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋配筋？为什么？19.试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求？20.我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？各代表什么钢筋，其受拉与受压强度设计值，以及弹性模量你能查到吗？21.混凝土立方体抗压强度能不能代表实际构件中的混凝土的强度？既然用立方体抗压强度作为混凝土的强度等，级为什么还要有轴心抗压度？22.混凝土的基本强度指标有哪些？各用什么符号表示？它们相互之间有怎样的关系？23.混凝土有短期、一次加载轴心压力作用下的应力变曲线，和热轧钢筋一次加载受拉时的应力应弯曲线对比起来有什么不同？并指出前者曲线的某些特点。

混凝土结构设计原理二、判断题1．通常所说的混凝土结构是指素混凝土结构，而不是指钢筋混凝土结构。

（×）2．混凝土结构是以混凝土为主要材料，并根据需要配置钢筋、预应力筋、型钢等，组成承力构件的结构。

（√）3．我国《混凝土规范》规定：钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C10。

（×）4．钢筋的伸长率越小，表明钢筋的塑性和变形能力越好。

（×）5．钢筋的疲劳破坏不属于脆性破坏。

（×）6．对于延性要求比较高的混凝土结构（如地震区的混凝土结构），优先选用高强度等级的混凝土。

（×）7．粘结和锚固是钢筋和混凝土形成整体、共同工作的基础。

（√）8．只存在结构承载能力的极限状态，结构的正常使用不存在极限状态。

（×）9．一般来说，设计使用年限长，设计基准期可能短一些；设计使用年限短，设计基准期可能长一些。

（×）10．钢筋和混凝土的强度标准值是钢筋混凝土结构按极限状态设计时采用的材料强度基本代表值。

（√）11．荷载设计值等于荷载标准值乘以荷载分项系数，材料强度设计值等于材料强度标准值乘以材料分项系数。

（√）12．混凝土强度等级的选用须注意与钢筋强度的匹配，当采用HRB335、HRB400钢筋时，为了保证必要的粘结力，混凝土强度等级不应低于C25；当采用新HRB400钢筋时，混凝土强度等级不应低于C30。

（√）13．一般现浇梁板常用的钢筋强度等级为HPB235、HRB335钢筋。

（√）14．混凝土保护层应从受力纵筋的内边缘起算。

（×）15．钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算公式中考虑了受拉区混凝土的抗拉强度。

（×）16．钢筋混凝土受弯构件斜截面受剪承载力计算公式是以斜拉破坏为基础建立的。

（×）17．钢筋混凝土梁斜截面破坏的三种形式是斜压破坏，剪压破坏，斜拉破坏。

（√）18．钢筋混凝土无腹筋梁发生斜拉破坏时，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗拉强度，剪压破坏也基本取决于混凝土的抗拉强度，而发生斜压破坏时，梁的抗剪强度取决于混凝土的抗压强度。

1、预应力混凝土按施工工艺分为： 先张法 和 后张法 。

2、预应力结构按预应力度分为： 全预应力砼结构 、 部分预应力砼结构 和普通砼结构 。

3、预应力筋的种类有： 高强钢丝 、 钢铰线 、 高强钢筋 。

4、预应力结构的锚具分为： 一类锚具 、 二类锚具 。

5、预应力混凝土受弯截面的破坏形态： 适筋破坏 、 超筋破坏 、少筋破坏 。

6、受扭构件包括两类： 平衡扭转构件 、 协调扭转构件 。

7、体外预应力结构的转向块包括： 块状式转向块 、 底横肋式转向块 、竖横肋式转向块 、 钢鞍座式转向块 。

8、常见的非预应力筋包括： 碳纤维 、玻璃纤维和阿拉米德纤维。

1、简述预应力度的定义。

答：1）基于抗弯承载力的预应力度的定义（PPR ）(8)()()u Pu P SM PPR M +=，其中()u P M 表示由预应力筋提供的抵抗弯矩；()u P S M +表示由预应力筋和非预应力筋共同提供的抵抗弯矩(3) 2）基于钢筋拉力的预应力度的定义（PPR ）(3)P Py P Py S y A f PPR A f A f =+，对于无明显屈服台阶的钢筋时：0.20.2P P S yA f PPR A f A f =+3）基于消压弯矩或消压轴力的预应力度的定义（PPR ）(2) 00M NPPR M N=或其中：0M （或0N ）表示消压弯矩（或消压轴力），即将控制截面受拉边缘预压应力抵消为零时的弯矩值（或轴力值）；M （或N ）表示使用荷载（不包括预应力）下控制截面的弯矩值（或轴力值） 2、预应力混凝土结构对预应力钢筋的要求(8) （1）高强度；(2) （2）较好的塑性；(3) （3）较好的粘结性能；(3)3、先张法、后张法的主要施工工序。

(8)先张法：在台座上张拉预应力筋到预定长度后，将预应力筋固定在台座的传力架上，然后在张拉好的预应力筋周围浇筑混凝土，等混凝土达到一定的强度后切断预应力筋。

由于预应力筋回缩，使得与预应力筋粘结在一起的混凝土受到预压作用；(4)后张法：有粘结后张法预应力混凝土结构：先浇筑好混凝土构件，在构件中预留孔道，待混凝土的强度达到预期强度后，将预应力钢筋穿入孔道，利用构件本身作为受力台座进行张拉，在张拉预应力筋的同时，使混凝土受到预压，在张拉端用锚具将预应力筋锚固，在孔道内灌浆，使预应力钢筋与混凝土形成一个整体，形成有粘结后张法预应力结构；无粘结后张法预应力混凝土结构：将无粘结预应力钢筋准确定位，并与普通钢筋一起绑扎形成钢筋骨架，然后浇筑混凝土，待混凝土达到预期强度后，利用构件本身作为受力台座进行张拉，在张拉预力筋的同时，使混凝土受到预压，张拉完成后，在张拉端用锚具将预力筋锚住，形成无粘结预应力结构。